Фамилия Атрохины образована от имени собственного по распространённой русской модели. Её основа — имя Атроха, уменьшительная форма белорусского варианта крестильного имени Трофим — Трахiм. Это имя греческого происхождения, в переводе — «кормилец». Сначала сына или внука человека по имени Атроха называли «Атрохин сын», а со временем это прозвище закрепилось как фамилия.

Интересно, что фамилия Атрохин не единственная в этом ряду. От той же основы через разные диалектные формы возникли фамилии Трофимов, Трохин, Трахимов и Атрохов. Суффикс -ин указывает на принадлежность конкретному лицу: чей? — Атрохин. Такая модель типична для фамилий, образованных от имён и прозвищ, оканчивающихся на -а или -я.

О точном месте и времени возникновения фамилии говорить сложно — процесс формирования фамилий был длительным и шёл в разных регионах по-своему. Однако можно предположить, что носители фамилии Атрохины исторически связаны с белорусскими или западнорусскими землями, где имя Трофим в народной речи давало такие сокращённые формы. В переписных книгах и ревизских сказках XIX века фамилия встречается в Смоленской, Могилёвской и Витебской губерниях.